基于草绘的网格模型变形算法研究

来源 :浙江大学计算机学院 浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhiping1209
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3D模型变形技术在工业设计、模具生产、零部件加工、动画制作等领域有着广泛的应用。传统的模型变形技术操作复杂、效率低下,针对这个问题,本文对交互式网格模型变形技术展开研究,利用草绘曲线控制网格形状。为了在变形过程中有效控制网格模型的表面微分性质,引入Laplace算子并加以改进,实现了对模型表面法向和曲率的直接操作。利用离散的Laplace算子构建线性方程组并运用最小二乘法进行求解,为网格模型的渐变效果提供了理论依据。为了实现交互的变形操作,使用轮廓线对网格模型进行控制。首先根据网格顶点的法向信息,利用网格顶点插值出网格边上的轮廓点;然后再将序列化的轮廓点映射到用户交互绘制的一条草图线上,通过解线性方程组求出变形后各顶点的新坐标。另外,对于特定的感兴趣区域,通过绘制草图线可以对曲线周围各顶点的曲率进行调整,构造显著的模型特征。由于传统的网格曲面编辑技术只能对模型的特征进行近似控制,本文提出一种精确的特征控制方法,使得模型特征在整体曲面变形中保持原有形状。首先提取形状特征的位置信息,作为变形过程中的刚性约束;然后根据改进的离散Laplace算子建立反映网格曲面微分性质的柔性约束;最后采用拉格朗日条件极值法建立线性方程组,求解刚性约束完全满足条件下的最优解,在保持形状特征的同时实现网格曲面的整体变形。变形效果易于控制,且操作直观,可用于交互式编辑操作。
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